[发明专利]一种导电粒子及其制备方法和用途

说明书

本发明提供了一种导电粒子及其制备方法和用途。所述导电粒子包括聚合物微球、包覆在聚合物微球表面的聚儿茶酚胺层和包覆在聚儿茶酚胺层表面的金属层。所述制备方法包括以下步骤：(1)制备聚合物微球；(2)用儿茶酚胺对步骤(1)所述聚合物微球进行表面处理，得到表面改性微球；(3)对步骤(2)所述表面改性微球进行表面金属化，得到所述导电粒子。所述导电粒子用于各向异性导电胶的制备。本发明提供的导电粒子可实现较好的导电性和抗氧化能力，并且可换用其他金属来消除金属镍带来的铁磁性影响；所述制备方法简化了导电粒子的制备工艺，不需要使用有害或危险的化学品，反应条件温和，步骤简单，具有大规模生产前景。

技术领域

本发明属于电子封装领域，涉及一种导电粒子，具体涉及一种导电粒子及其制备方法和用途。

背景技术

近年来，在电子封装行业中，研究者越来越多地将研究兴趣转向非焊接的方式而获得电气连接，以期取代沿用多年的锡基钎焊工艺。其中由于粘接工艺有诸多优于钎焊工艺的地方，近年来在液晶显示领域、LED发光器件领域有广泛的应用。如今电子技术正向微型化、高密度化方向发展，而微型化、高密度化就意味着元器件越来越小，I/O引脚数进一步增多，引线间距进一步缩小，而使用导电胶的粘接工艺能实现更细间距的互连及低温连接特性展现出了比共晶锡一铅焊料更好的细线互连能力，顺应了电子封装技术发展的要求。此外，使用导电胶粘接工艺，也将会大大简化生产流程。粘接工艺中使用的导电胶按照组成成分分类，包括本征导电聚合物(ICP,Intrinsically Conductive Polymers)、不导电胶(NCA,Non Conductive Adhesives)、各向同性导电胶(ICA,Isotropic ConductiveAdhesives)和各向异性导电胶(ACA,Anisotropic Conductive Adhesives)，其中以各向异性导电胶制备工艺最为复杂，一直处于研究热点。

各向异性导电胶(ACA,Anisotropic Conductive Adhesives)，是一种在一定的工艺条件下获得垂直或是Z轴方向单向导电性，水平或X-Y方向绝缘的导电互连材料。这种特定方向的导电性通过在胶粘基体加入较少的导电填充物(体积填充率5-20Vol％)实现。相较于传统的钎焊材料，导电胶作为互连材料的工艺有诸多优势，包括可满足柔性器件互连的需要、适合细间距的互连、加工温度低等特点。目前ACA主要应用在电子显示领域，随着近年来电子产品集成化、小型化、柔性化的发展，可穿戴电子产品，可植入医疗器件、电子皮肤等的实现要求无毒、柔性、轻量、生物相容的互连封装材料，ACA作为传统焊料的替代材料之一，将会发挥更加广泛的作用。

目前各向异性导电胶中的导电填料包含：金属银、镍、铜单质颗粒或金属导电壳包覆非导电芯材等。其中核壳导电粒子材料应用最广，主要以高分子球为核心，外表通过化学镀沉积金属导电层，如图1所示，金属层1直接覆盖在聚合物微球2的表面。但是这种结构的导电粒子的金属层1基本只能为镍层，使用其他金属层或者难以实现较好的包覆，或者工艺过于繁琐不具有工业化生产的价值。用导电粒子制备的各向异性导电胶的结构如图2所示，导电粒子4分散在聚合物基体3中，导电粒子的品质对于各向异性导电胶的性能有很大影响。

现有技术中的各向异性导电胶中所含的导电粒子多为金属镍包裹的聚合物微球，这种导电粒子有如下缺陷：

(1)金属镍的导电率不是很高，并且由于在制造、储存、使用过程中暴露在空气中与氧气反应生成氧化物会进一步降低其电导率；

(2)金属镍具有铁磁性，对于电路中使用的磁敏感元件会造成干扰；

(3)使用金属镍作为导电材料，在聚合物微球这种非导电表面进行金属沉积，需要进行多步表面处理使其获得化学活性，工艺复杂。同时在处理过程中会大量使用有害及危险化学品，如：浓硫酸、重铬酸钾、氰化物等，对操作人员及环境会造成极大的危害，处理这些废弃物也将带来成本压力。